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以高山冰雪融水或地下水补给的河流,年径流Cv值较小;
以雨水补给为主的河流Cv值较大,尤其是雨水变率大的地区,Cv值更大。
原因:
冰川积雪融化量主要取决于气温,平均气温的年际变化比较小,所以冰雪融水补给为主的河流Cv值较小,例如,天山、昆仑山、祁连山一带源于冰川的河流,Cv值仅0.1-0.2。
以地下水补给为主的河流因为受地下含水层的调蓄,径流量较稳定,Cv值也较小。
3)流域面积:
大河的Cv值较小。
例如,长江干流汉口站Cv值为0.13,而淮河蚌埠站的Cv则达0.63。
原因:
大河集水面积大,而且流经不同的自然区域,各支流径流变化情况不一,丰枯年可以相互调节,加之大河河床切割很深,得到的地下水补给量多而稳定。
各大河干流的Cv值一般均比两岸支流小。
例如,黄河干流Cv值为0.3以下,而其支流多在0.3以上。
25、暴雨洪水在出口断面上的响应,也可通过流量过程线表达,称洪水过程线。
洪水过程线:
洪峰流量Qm,洪水总量W,洪水总历时T
——水利工程设计的重要依据
26、历史洪水调查的内容如下:
(1)调查前应收集河流有关的水文、气象、地质及原有勘测设计报告和地方志等资料。
(2)调查历史上洪水发生的情况:
各次洪水发生的时间(年、月、日)、洪水来源、本流域及附近流域的降雨情况、洪痕的位置,确定出最大、次大等各次洪水的顺序和重现期,并在野外标出洪痕位置及编号等。
(3)进行简易地形和洪痕高程测量。
洪痕位置也要标在地图上,并根据情况测出纵断面和若干横断面图。
(4)整理分析测量结果并推算洪峰流量。
(5)编写历史洪水调查报告。
所谓历史洪水,是指在该河段上可能调查到(或实测)的比通常洪水大得多的洪水。
27、降雨后流域地表径流大量注入河槽形成洪水波,稳定水面上涌入的水量,称洪水波流量,或波流量。
波前(BC),波后(AB),洪水波长(AC)
洪水波长一般为波高的数千倍,故属长波。
洪水波水面比降与同水位下的稳定流水面比降之差称为附加比降。
在涨洪时附加比降>
0,落洪时附加比降<
0。
28、洪水波的推移与变形
洪水波位相:
洪水波轮廓线上的每一点都占据一定的相对位置。
相应于一定位相的流量,称为相应流量,相应流量所对应的位相不变,但数值并非固定不变。
洪水波体上某一位相点沿河道的运动速度,称为该位相点的波速,一般说洪水波各位相点的波速是不相同的。
洪水波的运动并不是正平移运动。
洪水波运动的两种现象:
1、洪水波的推移运动
洪水波上任一位相的水位(或流量),在河段下段面出现的时间总是迟于在上断面出现的时间。
这个时间差,称为该位相的水位(或流量)的传播时间t。
2、洪水波的展开与扭曲变形
洪水波的展开:
洪水波自t1时的A1B1C1传到t2时的A2B2C2位置时,波前BC的比降大于波后AB,波前水体运动速度大于波后,波长相对增大,波高则逐渐减小,即A1C1<A2C2,h1>h2。
洪水波的扭曲:
洪水波各处水深不同,波峰B点水深最大,受河底摩擦作用最小,运动速度最大,波峰超前,波前长度减小,波后长度拉开。
展开和扭曲是洪水波运动过程中发生的变形现象,主要原因是水面存在着附加比降。
洪水波变形的结果:
波前越来越短,波后越来越长,波峰减低,波形不断变得平缓,波前水量向波后转移。
洪水波的推移和变形,虽然表现形态不同,但在洪水波运动中是同时发生的,它导致洪峰向下游推移中的衰减。
在天然河道中,由于深槽与浅滩相间,断面宽窄不一,而且有时还有区间来水,所以洪水波运动的推移、变形现象就更为复杂。
29、一次洪水过程线便形成了逆时针的绳套关系曲线。
行洪时,涨洪的附加比降>0,水面比降越大,断面平均流速也越大,故水位相同的情况下,涨水段的流量必大于稳定流时的流量,导致涨水段的水位流量关系曲线偏于稳定流时的右方。
相反,退洪的附加比降<0,在水位相同的情况下,退水段的流量小于稳定流时的流量,形成了退水段的水位流量关系曲线偏于稳定流时的左方。
A为最大流量点,B为最高水位点,二者并不重合。
因此,在洪水过程中,水位最高时流量不一定是最大值,流量最大时不一定水位最高。
断面上出现最高水位时,其最大流量已经过去了。
30、环流的类型(P130)
1、纵轴环流
2、横轴环流
3、斜轴环流
4、竖轴环流
31、侵蚀模数:
每平方公里面积上,每年侵蚀下来并汇入河流的泥沙吨数;
流域的侵蚀模数和河流含沙量主要取决于:
流域上暴雨集中的程度、土壤结构与组成、地表切割程度、地面坡度及植被覆盖的条件
32、底沙、悬沙和床沙可相互转换,同一组粒径的泥沙,在不同河段或同一河段的不同时间,可作推移运动,也可呈悬移状态下移,主要取决于流速大小
33、艾里定律:
d3rs=A’V6
推移质的重量与水流速度的六次方成正比
该定律阐明了泥沙冲刷及运动的许多现象。
如果平原河流与山区河流流速之比为1∶4,则被推移的泥沙颗粒的重量比将是1∶46,即1∶4096。
34、起动流速:
泥沙原来在河床上是静止不动的,如果接近河底的水流速度增加到一定数值时,作用于泥沙颗粒的力开始失去平衡,泥沙便开始起动,这时的临界流速(Vc)。
泥沙的起动标志着河床冲刷的开始,即起动流速是河床不受冲刷的最大流速,又称允许流速。
在河渠设计中,设计流速必须小于允许流速。
35、止动流速
当流速减小到某数值时,运动着的泥沙便停止在河床上不动了,这时的临界流速。
泥沙颗粒越细,起动流速与止动流速的差值越大。
据试验,泥沙的起动流速一般为止动流速的1.2-1.4倍。
36、扬动流速
当流速超过起动流速,泥沙开始滑动,流速增大到一定程度,泥沙不再回到河床,而悬浮在水中,随水流一起下移,这时的水流速度称扬动流速,它是泥沙从推移到悬移运动的一个参数。
37、成冰过程:
雪的沉积、粒雪化、成冰作用
38、冰川的类型
1、按冰川形态和运动特性划分:
大陆冰盖、山岳冰川
2、按冰川发育的水热条件和物理性质:
大陆型(冷)、海洋型(暖)
39、冰川的物质平衡:
冰川上各种相态水的收入和支出之间的关系,称为冰川的物质平衡;
冰川水体的收入:
积累;
冰川水体的支出:
消融,脱离。
1、冰川的积累与消融
积累:
主要来自粒雪盆降雪;
其次为周围山坡峰岭上的风吹雪和雪崩;
少量来自表面水汽的凝结和冻结在雪内的雨水。
消融:
主要是指在太阳辐射、暖湿气流及其它有关热源的作用下,冰川发生融化或蒸发。
降水量
温度
消融量:
冰川径流
我国冰川多属暖季补给型:
冬季降水量少,冷季积累微弱,夏季降水量大;
夏季既是主要的积累期,又是主要的消融期。
2、冰川物质平衡
冰川物质平衡的差额:
冰川年总积累与总消融的差额。
负值:
则冰川退缩和减薄;
正值:
则冰川前进和增厚。
物质平衡水平:
冰川上平均总积累和平均总消融之差的一半(绝对值)
冰川的物质平衡水平代表冰川活动能力、反映冰川在水循环中的地位和作用。
我国海洋型冰川,年降水量大,积累和消融量也大,物质平衡水平高,冰川活动的能力也大;
大陆型冰川降水量少,物质平衡水平较低,则冰川活动能力也较差。
40、冰川运动的主要方式:
1、重力流:
因冰川自重而产生的沿坡向的分力大于冰川槽的阻力时而引起的运动;
2、挤压流:
由于冰川堆积的厚薄不同使内部所受的压力分布不均而引起的运动。
大陆冰盖的运动以挤压流为主;
山岳冰川中两种运动方式均有,以重力流为主。
冰川运动与河流运动的异同点:
相似点:
1、主要影响因素相似:
冰(水)量、坡降、冰(河)槽断面面积等;
2、垂线和断面流速分布相似:
自中央向两侧、自表面向底部逐渐减小;
不同点:
1、冰川是固体流,河流是水体流;
2、冰川运动速度只有河水流速的几万分之一,平均流速的单位只能以厘米计算;
3、
冰川运动速度与温度有关,河流运动速度与温度无直接关系;
4、冰川运动速度沿程变化:
自补给区向雪线方向逐渐增大,雪线附近最大,夏季快、冬季慢;
河流运动速度沿程变化:
自上游向下游逐渐减小。
5、冰川跃动/波动,河流无此现象。
有一些冰川,运动速度时缓时快,称为冰川跃动/波动,是冰川运动的一种特殊形式。
41、湖泊的类型
1、成因:
(1)内力作用形成的湖泊:
构造湖、火口湖、堰塞湖
(2)外力作用形成的湖泊:
河成湖、风成湖、冰成湖、海成湖、溶蚀湖
2、按湖水矿化度分类:
淡水湖、微咸水湖、咸水湖、盐水湖
42、水库是人们按照一定的目的,在河道上建坝或堤堰创造蓄水条件而形成的人工湖泊,我国是世界上水库最多的国家。
1、死水位:
水库在调蓄过程中有一个设计最低水位,它是根据发电最小水头和灌溉最低水位而确定的。
死库容:
死水位以下的库容不能用以调节水量。
2、兴利库容:
为满足灌溉、发电等需要而设计的库容。
正常高水位:
兴利库容相应的水位。
即水库在正常运用条件下允许保持的最高水位,它也是确定水工建筑物的尺寸、投资、淹没损失、发电量等的重要指标。
3、设计洪水位(最高洪水位):
在水库正常运行情况下,当发生设计洪水时,水库允许达到的最高水位。
校核洪水位:
当发生特大洪水时,水库允许达到的最高水位
汛前限制水位(防洪限制水位):
在汛期到来之前,常预先把水库放空一部分,利用这部分放空的库容增加拦蓄洪水的能力,以削弱洪峰。
防洪库容(V防):
防洪限制水位(汛前限制水位)与设计洪水位之间的库容。
42、水库异重流(现象、形成)
是两种比重不同的流体相汇合,由于比重的差异而发生的相对运动。
在运动过程中,各层流体能保持其原来的特性,不因交界面上的紊动作用而发生全局性的掺混现象。
1.水库异重流的形成:
挟沙水流进入水库壅水段后(A点),由于水深增加,流速减低,水流所挟带的泥沙不断向底部沉降。
向底部沉降的泥沙,较粗的部分将就地落淤,形成三角洲淤积;
较细的则由于沉降速度小,还能继续保持悬浮状态
B(异重流潜入点)点以后,形成一个明显的清浑水交界面,这时该区段内出现两种比重不同的流体,在重力作用下,潜入底部的水流携带着所剩下来的悬浮物质,以一定的速度向前运动,形成异重流。
由于异重流在向水库区运动的过程中,将带动一部分交界面上的清水相随同行,因而其表层就会出现相反方向的补偿流。
这种补偿流的回流将推动水面的漂浮物质向B点附近聚集,这就是水库异重流产生的一个标志。
1、形成水库异重流的根本原因:
清浑水的重量差。
2、据研究,入库浑水的含沙量大于库水含沙量千分之一即可产生异重流,而浑水含沙量大于10—15公斤/米3时,异重流才比较稳定;
3、组成异重流泥沙的颗粒一般要细小,通常以d=0.01毫米的粒径为界限粒径。
采取异重流排沙
43、沼泽是地表土壤层水过饱和的地段。
44、三个基本特征:
①地表经常过湿或有薄层积水;
②其上生长湿生植物或沼生植物;
③有泥炭积累或无泥炭积累,但均有潜育层存在
45、1、河口区的范围
潮流界:
涨潮流上溯到一定距离,涨潮流速为零处;
潮区界:
潮流界以上,潮波继续传播,振幅减小,潮差等于零处。
2.河口区的分段
近口段:
径流
河口段:
往复流
口外海滨段:
潮流和波浪
46、河口区潮汐的涨落过程
A、涨潮落潮流。
海洋潮波自外海进入河口之初,海水因比重较大,从河底插入,使水位升高,流速减小,但水流方向仍指向海洋称涨潮落潮流
B、涨潮涨潮流。
随着潮流不断进入,水位继续上涨,以致潮流速超过河水下泄速度,水面呈逆比降,整个断面上的水流均指向上游,称涨潮涨潮流
C、落潮涨潮流。
当海洋水已开始落潮,河口内的水位随之下降,水面逆比降渐渐减小,原涨潮的流速逐渐减小,但仍大于下泄径流的速度,故流向依然指向上游,称落潮涨潮流
D、落潮落潮流。
河口水位继续下降,下泄径流流速增大,水面恢复正比降,流向也指向下游,称落潮落潮流。
47、径流补给对近岸海区的冲淡效应
泥沙向海输入陆地不断延伸;
陆地元素不断向大海迁移
48、海洋形态结构:
大陆边缘、大洋盆地、洋中脊
49、海洋中波的分类(按成因)
风浪和涌浪:
在风的直接作用下,水面出现的波动,称风浪;
风浪离开海区传至远处或风区外,风停息后所留下的波浪,则称为涌浪。
内波:
发生在海洋内部,由两种密度不同的海水作相对运动而引起的波动现象。
潮汐波:
海水在引潮力作用下产生的波浪。
海啸:
由火山,地震或风暴等引起的巨浪。
50、潮汐的成因
内因:
海洋具有自由表面,富于流动;
外因:
天体的引潮力。
(引潮力:
天体的引力与地球绕地月公共质心旋转时所产生的惯性离心力组成的合力。
它是引起潮汐的原动力。
)
51、洋流的分类
1、按成因分类:
①风海流:
在风力作用下形成的;
②密度流:
由于海水密度分布不均匀引起的,当摩擦力可以忽略不计时,密度流又称地转流或梯度流;
③补偿流:
是由于海水从一个海区大量流出,而另一个海区海水流来补充而形成的。
补偿流可以在水平方向上发生,也可在垂直方向上发生。
垂直方向的补偿流可分为上升流和下降流。
①风海流强度与风的切应力大小有密切的关系:
风的切应力大小与风速的平方成正比。
②受地转偏向力的影响,表面流向偏开风向45°
左右(北半球右偏,南半球左偏)。
③风海流表层流速最大。
④由海面向下,流速按指数律减小。
52、大洋表层环流模式
大洋表层环流与盛行风系相适应,格局:
1)以南北回归高压带为中心形成反气旋型大洋环流;
2)以北半球中高纬海上低压区为中心形成气旋型大洋环流;
3)南半球中高纬海区没有气旋型大洋环流,而被西风漂流所代替;
4)在南极大陆形成绕极环流;
5)北印度洋形成季风环流区。
53、含水层:
指贮存有地下水,在自然状态或人为条件下,能够流出地下水来的岩体。
如砂层、砂砾石层等。
含水带:
有的含水岩体呈带状、脉状甚至是块状,也称为含水体或含水岩组。
隔水层:
对于那些虽然含水,但几乎不透水或透水能力很弱的岩体。
蓄水构造体需具备3个基本条件:
1、要有透水的岩层或岩体所构成的蓄水空间;
2、有相对的隔水岩层或岩体构成的隔水边界;
3、具有透水边界,补给水源和排泄出路。
54、地下水垂向层次结构(空间立体性):
55、地下水层次结构的基本模式,各地区发育不一致:
在严重干旱的沙漠地区,包气带很厚,饱和水带深埋在地下,甚至基本不存在;
在多雨的湿润地区,尤其是在地下水排泄不畅的低洼易涝地带,包气带往往很薄,甚至地下潜水面出露地表,所以地下水层次结构不明显。
地下水类型:
56、按地下水的贮存埋藏条件分类
1.包气带水
结合水(吸湿水、薄膜水)
毛管水(毛管悬着水、毛管上升水)
重力水(上层滞水、渗透重力水)
2.饱水带水
潜水
承压水
按岩土的贮水空隙的差异分类
1.孔隙水2.裂隙水3.岩溶水
57、饱水带中自地表向下第一个具有自由水面的含水层中的重力水,称为潜水。
潜水有以下两大特点:
(1)潜水面与大气相连通,任一点压强等于大气压强。
(2)深受外界气象、水文因素的影响,呈明显季节变化:
丰水季潜水补给充足,水面上升,厚度增大,水质冲淡;
枯水季补给量减少,潜水位下降,水中矿化度提高。
58、潜水与地表水相互补给和排泄,称为水力联系。
1)具有周期性水力联系:
大中型河流的中下游冲积、淤积平原上较多见。
洪水时,河水渗入两岸补给地下潜水,部分贮存于河岸,消减洪水;
枯水期,潜水补给河流,贮存于河岸的水量归流入河,调节地表径流;
2).具有单向的水力联系:
常见于山前冲积扇地区、河网灌区以及干旱沙漠区;
这些地区的地表江河水位常年高于地下潜水位,河水常年渗漏补给地下潜水,地下径流均为负值。
3).具有间歇性水力联系
在丘陵和低山区潜水含水层较厚的地区比较多见。
洪水期河水位高于潜水位,河流成为地下潜水的间歇性补给源;
枯水期,地表水与地下水脱离接触,此时仅在潜水出露点以悬挂泉的形式出露地表
4)、无水力联系
地下潜水位恒高于江河水位,单向的补给河流,与河流水不发生水力联系的关系。
59、
承压水:
充满在两个隔水层之间的含水层中的地下水,是一种有压重力水。
60、承压水的主要特征
1)、承压性。
承压水由于存在隔水层顶板而承受静水压力。
2)承压水的分布区与补给区不一致
3)受外界的影响相对要小,动态变化相对稳定
4)水质类型多样。
从淡水到矿化度极高卤水都存在;
甚至有保留着古代的海相残留水
自流井和喷泉的成因:
钻通受压地下水带⑵顶部的不透水层⑶,便是普通水井⑷,井内水面和地下水面⑴相平。
当地下水面的延伸面⑹高于山坡地表时,井内的水受压自动喷出地面,形成自流井⑸。
地下水沿断层⑺流出地面时,成为泉水⑻。
61、地下水的排泄
点状排泄(泉)、线状排泄(向河流泄流)、面状排泄(蒸发)
62、水文效应:
由于自然或人为因素,使地理环境发生改变,从而引起水循环要素、过程、水文情势发生变化,称为水文效应。
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